[发明专利]直接水轮发电机

说明书

技术领域

本发明涉及水力发电机领域，特别涉及一种直接水轮发电机。

背景技术

在采用新能源的技术中，水力发电技术受到广泛的关注，其原理是通过流动的水，对水轮做功来实现水力发电；一般包括水轮、水力发电机、抽水泵机、高位水塔、充灌水口和电能管理等组成，结构比较复杂，成本非常高；修建水电站还必须根据具体的地理条件进行，水力发电必需建坝及具备水流落差，水力发电必需依赖、大量水资源，必需改变、影响大量水资源生态环境。目前的水轮发电机通过水轮机来带动发电机转子，结构比较复杂，需要传动装置，不但制造成本高，而且发电效率也比较低。

因此急需一种结构简单紧凑和发电效率高的水力发电机的设备。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单紧凑和发电效率高的水力发电机的设备。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的直接水轮发电机，包括管道、水轮机和定子部件；所述定子部件设置于管道内壁上，所述水轮机沿管道轴向设置于管道内腔；所述水轮机的轴向线与管道内腔的轴向线重合；所述水轮机外围圆周均匀布置的若干永久磁铁，使得定子部件在水轮机旋转时切割永久磁铁的磁感线。

进一步，所述管道前端设置有敞口形的进水口，所述管道尾部设置有尾水管。

进一步，所述水轮机靠近管道进水端处设置有水轮发电机转子前端轴承支架和靠近尾水管端设置有水轮机后端轴承支架，所述水轮发电机转子前端轴承支架和水轮机后端轴承支架一端固定于水轮机的轴上，另一端固定于管道壁。

进一步，所述定子部件包括定子端盖、定子线圈和定子铁芯；所述定子铁芯固定于管道壁上，所述定子线圈设置于定子铁芯上，所述定子端盖通过定子端盖螺栓固定于管道壁上。

进一步，所述管道内腔侧的定子部件设置有隔水环。

进一步，所述水轮机进水端还设置有进水端导水锥，所述水轮机出水端还设置有泄水锥。

进一步，所述管道的进水端还设置有导水机构，所述导水机构包括环形安装座、调节控制电机、减速机、主动齿轮、传动主轴、从动齿轮、环形齿轮、导水叶和导水锥；所述环形安装座的直径与管道直径匹配；所述调节控制电机设置于环形安装座上，所述减速机与调节控制电机的轴连接；所述主动齿轮通过传动主轴与减速机连接；所述环形齿轮沿环形安装座圆周方向设置，所述从动齿轮与环形齿轮啮合连接；所述从动齿轮分别与导水叶的轴连接；所述导水锥设置于环形安装座中心轴处。

进一步，所述环形安装座沿圆周方向设置有环形齿轮槽，所述环形齿轮设置于环形齿轮槽中，所述环形齿轮槽沿圆周方向设置有环形齿轮固定盖板。

进一步，所述导水叶通过导水叶定位轴沿环形安装座径向设置，所述导水叶定位轴一端设置于导水锥上，另一端设置于环形安装座上，所述导水叶设置于导水叶定位轴上。

本发明的优点在于：本发明直接将水轮机与发电机转子合二为一，结构变得非常紧凑，省掉所有的传动装置，不但制造成本可大幅降低，而且可获得更高的发电效率；水轮发电机转子前后端轴承支架，既有轴承支撑作用，还可将其调整固定到最佳角度，起到导水板的作用；导水锥避免了水轮机前端轴承机构产生阻力，形成涡流和紊流，保证水流密度稳定的冲击导水叶，泄水锥配合引导从转轮叶片出口的水流，平顺扩散流出尾水管，使水轮机达到较佳的运转效果。

另外，导水机构结构比较简单，需要将装置整体安装在水中，也就不考虑将整个装置密封，其结构紧凑。在江河、海洋，平流水环境中发电，浮管式水力发电机，因其整体长期安装在流水中，为提高发电效率，满足综合使用功能，任然需要一种结构紧凑、安装密封方便的导水机构。

导水机构改变导叶出口角度使得水轮机桨叶更加协调高效，可以根据电力系统所需功率水轮机流量来控制功率，在平流水流速、电站水头变化时控制水轮机流量以保证电力稳定。本导水机构是通过控制信号控制调节控制电机，通过减速机将大扭矩低转速旋转方向经输出轴驱动主动齿轮，经环形齿轮带动安装在导水机构钢圈上的全部从动齿轮，全部主动从动齿轮同时按给定的方向和角度转动，并通过导水叶轴与导水叶一起转动到指定角度，即完成本次导水控制；而后在流速变化导致发电机输出变化的电信号，在自动控制器的作用下，自动经由控制电机、减速机等自动调节所需角度，保证发电及电力稳定。在发电机需要关闭时，关闭导叶减少水流量，避免甩负荷时产生飞逸转速。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：